DE2914455A1 - Vorrichtung zur herstellung einer aushoehlung in einem knochen - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung einer aushoehlung in einem knochen

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DE2914455A1
DE2914455A1 DE19792914455 DE2914455A DE2914455A1 DE 2914455 A1 DE2914455 A1 DE 2914455A1 DE 19792914455 DE19792914455 DE 19792914455 DE 2914455 A DE2914455 A DE 2914455A DE 2914455 A1 DE2914455 A1 DE 2914455A1
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B2017/320028—Endoscopic cutting instruments, e.g. arthroscopes, resectoscopes with continuously rotating, oscillating or reciprocating cutting instruments with reciprocating movements

Description

Vorrichtung zur Herstellung einer Aushöhlung in einem Knochen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung der Aushöhlung in einem Knochen zum Einsetzen eines künstlichen Gelenkteils. Derartige Knochen-Aushöhlungen werden beispielsweise zum Einbringen der Kugel-Schaft-Verbindung von Hüftendoprothesen benötigt.
Diese Knochen-Aushöhlungen wurden bisher manuell in der Weise hergestellt, daß man, insbesondere nach dem Absägen des die Gelenkkugel tragenden oberen Endes eines Hüftknochens, mittels Schabern und Raspeln einen Hohlraum im Knochen erzeugte.
Dieser Knochen-Hohlraum ist in jedem Fall ungenau und wird insbesondere mit erheblichem Übermaß hergestellt. Nach seiner Herstellung wird der Knochen-Hohlraum mit Knochenzement ausgefüllt, wonach das künstliche Gelenkteil eingesetzt wird.
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Nach dem Aushärten des Knochenzements sitzt das künstliche Gelenkteil zwar spielfrei und fest im Knochen. Jedoch bestjeht ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Lösung vor allem darin, daß die manuelle Herstellung der Knochen-Aushöhlung aufwendig ist. Insbesondere ist ein erheblicher Kraftaufwand sowie ferner eine beträchtliche Zeitdauer (von beispielsweise einer halben Stunde pro herzustellender Knochen-Aushöhlung) erforderlich, so daß die Gesamt-Operationsdauer ein beträchtliches Ausmaß hat. Ferner ist der Knochenzement wenig belastbar.. Insbesondere läßt es sich nicht vermeiden, daß der Knochenzement im Laufe der Zeit zerbröselt und dann das künstliche Gelenkteil nur noch locker im Knochen sitzt. Hat sich das künstliche Gelenkteil jedoch einmal gelockert, so muß es reoperiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet und insbesondere die Herstellung der Knochen-Aushöhlung zur Aufnahme des künstlichen Gelenkteils in der Weise ermöglicht, daß die Knochen-Aushöhlung sehr paßgenau mit geringem Kraftaufwand und in kurzer Zeit hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein maschinell antreibbares Werkzeug mit zwei der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Raspelhälften, welche beide im
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wesentlichen in Axialdichtung gegeneinander bewegbar sind,. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung weist das Werkzeug in axialer Vorschubrichtung vor den Raspelhälften ein Drehwerkzeug, vorzugsweise einen konischen Bohrer oder Fräser, zur Vorbereitung der Knochen-Aushöhlung für die Aufnahme der Raspelhälften auf, wobei das Drehwerkzeug mit seinem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende an einer zwischen den Raspelhälften befindlichen Antriebswelle befestigt ist. Nach einem weiteren, ebenfalls besonders vorteilhaften Erfindungsmerkmal ist die innerhalb einer der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Halterung drehbar angeordnete Drehwerkzeug^Antriebswelle flexibel ausgebildet.
Die erfindungsgeniäße Vorrichtung löst die gestellte Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln. Die beiden Raspelhälften lassen sich einerseits der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung genau anpassen, und andererseits kann ihr Antrieb maschinell derart genau gesteuert werden, daß sich insgesamt eine sehr paßgenaue Knochen-Aushöhlung ergibt. Da der Antrieb der Raspelhälften oder Raspelzungen maschinell erfolgt, ist für die Bedienungsperson nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich und die für die Herstellung einer Knochen-Aushöhlung erforderliche Zeitdauer wesentlich kürzer als bisher. Mittels des den Raspelhälften vorgeschalteten Drehwerkzeugs, welches in etwa als Markraumbohrer bezeichnet werden kann,
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läßt sich die Knochen-Aushöhlung für die Aufnahme der Raspelhälften auf einfache Weise vorbereiten. Eine flexible Ausbildung der Antriebswelle dieses Drehwerkzeugs läßt sich praktisch jeder Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung anpassen.
Mit Vorteil weisen die Raspelhälften eine in einem außerhalb der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angeordneten Werkzeuggehäuse befindliche Antriebsvorrichtung auf. Die Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften weist vorteilhafterweise eine die Drehwerkzeug-Antriebswelle drehbeweglich umgebende Antriebswelle auf, welche mit einer schräg zu ihrer Drehachse verlaufenden Umfangsnut versehen ist, und an den beiden Raspelhälften ist jeweils ein Zapfen befestigt, wobei die beiden Zapfen um 180° gegeneinander versetzt in die Umfangsnut eingreifen derart, daß bei Drehung der Raspelhälften-Antriebswelle die Raspelhälften in axialer Richtung hin und herbewegt werden. Hierdurch ergibt sich mit einfachen Mitteln eine kinetische Verbindung zwischen den Raspelhälften und deren Antriebswelle, aufgrund welcher bei Drehung dieser Antriebswelle die Raspelhälften einen der Schrägung der umfangsnut entsprechenden ganz bestimmten Axialhub ausführen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften sind die Raspelhälften jeweils innerhalb eines Schlitzes einer zwischen dem Werkzeuggehäuse und der
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Raspelhälften-Antriebswelle angeordneten Büchse aus einem Lagerwerkstoff, vorzugsweise Bronze, in axialer Vorschubrichtung gleitverschieblich geführt. Hierdurch wird eine reibungsarme Führung der beiden Raspelhälften, vor allem in axialer Richtung, ermöglicht.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften weisen die beiden Zapfen jeweils eine an der Außenseite der Raspelhälften befindliche Verlängerung auf, welche jeweils durch Langlöcher der Büchse und entsprechende Langlöcher des Werkzeuggehäuses hindurchgreifen.
Aufgrund dieses Erfindungsmerkmals ergibt sich mit einfachen Mitteln auch eine sehr genaue Führung der Raspelhälften derart, daß diese auch gegen ein Verdrehen in Werkzeug-Umfangsrichtung gesichert sind.
Mit Vorteil ist die flexible Drehwerkzeug-Antriebswelle mit ihrem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende in einem drehbaren Futter gehalten, welches vorzugsweise in axialer Vorschubrichtung hinter der Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften angeordnet ist. Die Drehwerkzeug-Antriebswelle läßt sich somit auf einfache· Weise antreiben.
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Zum Antrieb der Raspelhälften-Antriebswelle ist vorteilhafterweise ein von einem Planetengetriebe angetriebener Schneckentrieb vorgesehen.
Die Einleitung der Drehbewegungen in die Vorrichtung kann erfindungsgemäß über biegsame Wellen mittels Chirurgiemotoren erfolgen. Ferner kann der Antrieb der Vorrichtung mit Vorteil mittels Druckluft erfolgen.
Die Nachführung des Werkzeugs entsprechend der gewünschten Knochen-Aushöhlung kann in der Weise erfolgen, daß der Fortgang der Arbeiten an einem Monitor beobachtet wird und das Werkzeug manuell entsprechend geführt wird. Gemäß einem vorteilhaften Erfindungsmerkmal kann jedoch hierzu auch eine automatische Nachführeinrichtung mit Zwangsgeometrieführung verwendet werden.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise auch noch eine Einrichtung zur Spülung des Arbeitsfeldes aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
3B1Ig. 1 einen Aufriß, teilweise im Längsschnitt und teilweise mit weggebrochenem Gehäuse, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Knochen-Aushöhlung,
Fig. 2 eine. Einzelheit II aus Fig. 1 im axialen Längsschnitt und teilweise weggebrochen,
Fig. 3 einen Schnitt III-III aus Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt IV-IV aus Fig. 1,
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung der Aushöhlung in einem Knochen K (Fig. 1) zum Einsetzen eines künstlichen Gelenkteils. Sie ist durch ein maschinell angetriebenes Werkzeug mit zwei der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Raspelhälften 1,2 gebildet, wobei beide Raspelhäflten 1, 2 im wesentlichen in Axialrichtung gegeneinander bewegbar sind. Es sei betont, daß "gegeneinander bewegbar" nicht einschließen muß, daß eine der Raspelhälften feststeht und nur die andere bewegbar ist, sondern für den praktisch Arbeitenden hat nur eine Lösung Bedeutung, bei der beide Raspelhälften 1, 2 bewegbar, und zwar relativ zueinander bewegbar sind.
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In der weiteren Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Werkzeug in axialer Vorschubrichtung vor den Raspelhälften 1,2 ein Drehwerkzeug 3 von der Form eines konischen Bohrers ("Markraumbohrer") auf. Das Drehwerkzeug 3 dient zur Vorbereitung der Knochen-Aushöhlung für die Aufnahme der Raspelhälften 1, 2, wozu das Drehwerkzeug 3 mit seinem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende an einer zwischen den Raspelhälften 1, befindlichen Antriebswelle 4 befestigt ist.
Die Drehwerkzeug-Antriebswelle ist flexibel ausgebildet und innerhalb einer der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Halterung 4a drehbar angeordnet. Mit ihrem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende ist die Drehwerkzeug-Antriebswelle 4 in einem drehbaren Futter 5 gehalten.
Die Raspelhälften 1/2 weisen eine in einem außerhalb der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angeordneten Werkzeuggehäuse befindliche Antriebsvorrichtung auf, welche im Einzelnen in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht ist. Diese Antriebsvorrichtung weist eine die Drehwerkzeug-Antriebswelle 4 drehbeweglich umgebende Antriebswelle 8 auf, welche mit einer schräg zu ihrer Drehachse verlaufenden Umfangsnut 7 versehen ist. An den beiden Raspelhälften 1,2 ist jeweils ein Zapfen 6 befestigt, wobei die beiden Zapfen 6 um 180" gegeneinander versetzt in die umfangsnut 7 eingreifen derart, daß bei Drehung der Raspelhälf-
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ten-Antriebswelle 8 die Raspelhälften 1, 2 in axialer Richtung hin- und herbewegt werden. Der hierbei von den Raspelhälften 1,2 ausgeführte Axialhub h ist in Fig. 2 besonders gekennzeichnet. Der Ordnung halber sei noch darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 der Einfachheit halber sämtliche in der Zeichnung rechts von der Antriebswelle 8 befindlichen Einzelteile fortgelassen sind, zumal es sich bei dieser·Konstruktion um eine zur Drehachse der Antriebswelle 8 symmetrische Anordnung handelt. Somit ist auch nur ein Zapfen 6 in der Zeichnung ersichtlich.
Infolge der beschriebenen axialen Hin- und Herbewegung der Raspelhälften 1 und 2 tragen diese die Knochensubstanz des Knochens 1 in kurzer Zeit und mit geringem Kraftaufwand für die Bedienungsperson derart genau ab, daß sich eine sehr paßgenaue Knochen-Aushöhlung für das einzusetzende künstliche Gelenkteil ergibt.
Zum Erreichen dieser Genauigkeit ist auch die Führung der Raspelhälften 1,2 auf die nachstehend beschriebene Weise besonders zweckmäßig ausgebildet. Im Einzelnen sind hierbei die Raspelhälften 1, 2 jeweils innerhalb eines Schlitzes 13 einer zwischen dem Werkzeuggehäuse und der Raspelhälften-Antriebswelle 8 angeordneten Büchse 10 aus Bronze in axialer Vorschübrichtung gleitverschieblich geführt. Ferner weisen die beiden Zapfen 6 jeweils eine an der Außenseite der Raspelhälften
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1, 2 befindliche Verlängerung auf, welche jeweils durch Langlöcher 9 der Büchse 10 und entsprechende Langlöcher 11 des Werkzeuggehäuses 12 hindurchgreift. Hierdurch ergibt sich eine reibungsarme und im übrigen sehr genaue Führung der beiden Raspelhälften derart, daß diese auch gegen ein Verdrehen in Werkzeug-ümfangsrichtung gesichert sind.
Zum Antrieb der Raspelhälften-Antriebswelle 8 ist ein von einem Planetengetriebe 14 angetriebener Schneckentrieb 15 vorgesehen (Fig. 4).
Die Einleitung der Drehbewegung in die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt über biegsame Wellen mittels Chirurgiemotoren. Ferner kann der Antrieb der Vorrichtung mittels Druckluft erfolgen.
Die Einführungsrichtung des Werkzeugs in den Knochen K ist durch den Linienzug 16 (Fig. 1) gekennzeichnet. Die Nachführung des Werkzeuges entsprechend diesem Linienzug 16 kann in· der Weise erfolgen, daß der Fortgang der Arbeiten an einem Monitor beobachtet wird und das Werkzeug manuell entsprechend geführt wird. Hierzu kann auch eine automatische Nachführeinrichtung mit Zwangsgeometrieführung verwendet werden, welche jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Schließlich kann die erfxnäungsgemaße Vorrichtung noch eine Einrichtung zur Spülung des Arbeitsfeldes aufweisen. Diese Spülrichtung ist jedoch der besseren Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht zeichnerisch dargestellt.
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Claims (13)

  1. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-N ÜRNB 3RG
  2. wt/so/sd
  3. München, den 14. März 1979
  4. P a tent ansprüche
  5. Vorrichtung zur Herstellung der Aushöhlung in einem Knochen zum Einsetzen eines künstlichen Gelenkteils, gekennzeichnet durch ein maschinell antreibbares Werkzeug mit zwei der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Raspelhälften (1, 2), welche beide im wesentlichen in Axialrichtung gegeneinander bewegbar sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in axialer Vorschubrichtung vor den Raspelhälften (1, 2) ein Drehwerkzeug (3), vorzugsweise einen konischen Bohrer oder Fräser, zur Vorbereitung der Knochen-Aushöhlung für die Aufnahme der Raspelhälften (1, 2) aufweist, wobei das Drehwerkzeug (3) mit seinem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende an einer zwischen den Raspelhälften (1, 2) befindlichen Antriebswelle (4) befestigt ist.
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    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb einer der Form der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angepaßten Halterung (4a) drehbar angeordnete Drehwerkzeug-Antriebswelle (4) flexibel ausgebildet ist.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Raspelhälften (1, 2) eine in einem außerhalb der herzustellenden Knochen-Aushöhlung angeordneten Werkzeuggehäuse (12) befindliche Antriebsvorrichtung aufweisen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften (1, 2) eine die Drehwerkzeug-Antriebswelle (4) drehbeweglich umgebende Antriebswelle (8) aufweist, welche mit einer schräg zu ihrer Drehachse verlaufenden ümfangsnut (7) versehen ist, und an den beiden Raspelhälften (1, 2) jeweils ein Zapfen (6) befestigt ist, wobei die beiden Zapfen (6) um 180° gegeneinander versetzt in die Ümfangsnut (7) eingreifen derart, daß bei Drehung der Raspelhälften-Antriebswelle (8) die Raspelhälften (1, 2) in axialer Richtung hin- und herbewegt werden.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Raspelhälften (1, 2) jeweils innerhalb eines Schlitzes (13) einer zwischen dem Werkzeuggehäuse (12) und der
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    Raspelhälften-Antriebswelle CS) angeordneten Büchse (10) aus einem Lagerwerkstoff s vorzugsweise Bronze, in axialer Vorschubrichtung gleitverschieblich geführt sind.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zapfen (6) jeweils eine an der Außenseite der Raspelhälften (1, 2) befindliche Verlängerung aufweisen, welche jeweils durch Langlöcher (11) des Werkzeuggehäuses
    (12) hindurchgreifen.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Drehwerkzeug-Antriebswelle (4) mit ihrem in axialer Vorschubrichtung hinteren Ende in einem drehbaren Futter (5) gehalten ist, welches vorzugsweise in axialer Vorschubrichtung hinter der Antriebsvorrichtung für die Raspelhälften (1, 2) angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Raspelhälften-Antriebswelle (8) ein von einem Planetengetriebe (14) angetriebener Schneckentrieb (15) vorgesehen ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung der Drehbewegungen in die Vorrichtung über biegsame Wellen mittels Chirurgiemotoren erfolgt.
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  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Vorrichtung mittels Druckluft erfolgt.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet, daß eine automatische Nachführeinrichtung mit Zwangsgeometrieführung.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Spülung des Arbeitfeldes.
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